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Koordinierte Verkehrsleitung auf der N2 - Edy Toscano AG

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KOOR DI N I E RTE VE R KE H R S LE ITU NG
Koordinierte
Verkehrsleitung
auf der N2
Die Filiale Bellinzona des Bundesamtes für Strassen hat 2013 an die Edy Toscano AG eine Studie für die
Machbarkeit eines EDV-Systems für die koordinierte Leitung des Verkehrs auf einem der verkehrsreichsten
Abschnitte der N2, zwischen Chiasso und Lugano Nord, in Auftrag gegeben. Die Studie zeigt drei technisch
mögliche Szenarien mit Termin- und Kostenschätzung. In der vorgeschlagenen Variante gelingt es, den Verkehr in diesem Abschnitt nachhaltig und einheitlich zu leiten, ihn sicherer und effizienter zu machen – mit
gleichzeitig positiven Auswirkungen auf die Umwelt.
In den Jahren 2011/12 wurde durch die Filiale Bellinzona des Bun-
Für eine Anpassung des Verkehrsflusses und die Verhinderung der
desamtes für Strassen (Astra) für den Autobahnabschnitt der N2
Staubildung ist es aber nötig, die Verkehrsgeschwindigkeit an
zwischen Chiasso und Lugano eine Massnahme zur Geschwindig-
einen bestimmten optimalen Wert anzupassen (in der Regel weni-
keitsbegrenzung, genannt «Misura 4», eingeführt. Damit sollten
ger als die vorgesehenen 120 km/h Höchstgrenze). Es muss für
der Durchfluss und die Sicherheit für die Verkehrsteilnehmer ver-
jeden Abschnitt berücksichtigt werden, welche maximale Kapa-
bessert werden. Die vorgeschlagene Lösung sah vor, die Höchst-
zität erreicht werden kann. Dafür wurde die Kapazität des theore-
geschwindigkeit zu verringern, je nach Strecke von ursprünglich
tisch maximal zulässigen Verkehrsflusses (Vm) eines bestimmten
120/100 km/h auf einen neuen Wert von 100/80 km/h. Gleich-
Transit-Abschnitts bestimmt. Dieser Vm wird bei einem optimalen
zeitig sollte aber die maximale Belastung von 2000 Fahrzeugen
Durchfluss So (notwendig, um den Verkehrsfluss in km/h konstant
pro Stunde und Fahrspur der Autobahn mit einer Konstruktionsge-
zu halten) erreicht und ist vom Abschnitt abhängig. Bei jedem
schwindigkeit von 120 km/h garantiert werden.
­So-Wert kann eine durchschnittliche Verkehrsdichte (D0) bestimmt
Die Massnahme «Misura 4» basierte auf einem vereinfachten phy-
werden. Das Verhältnis, das zwischen den Werten Geschwindigkeit
sikalischen Modell, gültig im Fall einer konstanten Fahrzeuganzahl.
(S o in km/h), Dichte (in Fahrzeuge pro km) und Verkehrsfluss (in
Fahrzeuge pro Stunde) für jede Strecke mit dauerndem Verkehrsfluss besteht, ist in der ersten Abbildung grafisch dargestellt.
Edy Toscano
wegweisend in Signalisation
seit 45 Jahren
BETREIBEN UND LENKEN
Unter dem Gesichtspunkt der Steuerung unterteilt sich die Strecke
des von der «Misura 4» betroffenen Abschnitts in drei Bereiche für
jede Fahrrichtung: Chiasso-Mendrisio, Mendrisio-Bissone (inklusive
Tunnel von Maroggia), Bissone-Lugano Süd (inklusive Tunnel von
Melide-Grancia und von Gentilino) in Richtung Norden. In Richtung
Süden sind es in Lugano Süd-Melide (inklusive Tunnel von Gentilino und Melide-Grancia), Melide-Mendrisio (inklusive Tunnel von
Maroggia) und Mendrisio-Chiasso. Um die verfügbaren Ressourcen
optimal zu nutzen, wurde beschlossen, die neue Signalisation auf
den bestehenden Anlagen zu erstellen.
Im Jahr 2013 hat die Astra Filiale Bellinzona die Edy Toscano AG damit
beauftragt, eine Machbarkeitsstudie zu erstellen, um den aktuellen
Verbindung zwischen Geschwindigkeit, Dichte und Fluss im Fall von dauerndem
Leitungsmodus des «Misura 4»System zu analysieren. Damit sollen
Verkehrsfluss.
mögliche Verbesserungen und neue Entwicklungsmöglichkeiten im
111
KOOR DI N I E RTE VE R KE H R S LE ITU NG
Hinblick auf die Realisierung eines koordinierten Verkehrsleitungs-
Für die Steuerung einer variablen Geschwindigkeitsbegrenzungs-
systems entlang des Abschnitts Chiasso-Lugano aufgezeigt werden.
schaltung wurden drei verschiedene Anpassungsszenen analysiert,
als mögliche Alternativen zum aktuellen Status (S0):
Schwachstellen erkannt
•
S1 – Erweiterte koordinierte Leitung
Aus der Analyse des aktuellen Systems «Misura 4» ergaben sich fol-
•
S2 – Dynamische koordinierte Leitung
gende Punkte für ein Überprüfungs- und Verbesserungspotenzial:
•
S3 – Fortschrittlich koordinierte Leitung
•
Die Geschwindigkeitsbegrenzung ist statisch festgelegt. Sie ist
Das erste Szenario (S1 – Erweiterte koordinierte Leitung) schlägt
unabhängig von der aktuellen Verkehrssituation und basiert auf
vor, einen Koordinationsserver einzuführen, der eine zentrale
festgelegten Zeitabschnitten.
Schaltung ermöglicht und eine erste Erweiterung der Funktionalität
•
Die Steuerung des «Misura 4»-Systems ist nicht koordiniert. Sie
unterstützt. Auf diese Weise kann der Betreiber mit der Unterstüt-
erfolgt über vier einzelne Server mit entsprechend nötigen manu-
zung des Systems alle betroffenen Abschnitte von einem einzigen
ellen Eingriffen durch den Betreiber, die auf jedem einzelnen Ser-
Zugangspunkt aus steuern. Ausserdem soll die Konfiguration des
ver wiederholt werden.
Automatikbetriebs ausgedehnt werden, um nicht nur tägliche Zeit-
•
Die Betriebszustände (BZ) der Signalisation, die auf jedem Bereich
ausschnitte mit wöchentlichem Rhythmus zu unterstützen, sondern
des entsprechenden Abschnitts angewendet werden, werden
auch um mehrere, frei gestaltbare Perioden (z.B. an Feiertagen) zu
nicht automatisch harmonisiert.
bestimmen.
•
Die Signalisation muss heute nach einer allfälligen automatischen
Um- oder Abschaltung manuell wiederhergestellt werden.
Edy Toscano
BETREIBEN UND LENKEN
In dieser Variante werden die BZ vom System koordiniert auf den
verschiedenen Abschnitten harmonisiert aktiviert. Die Geschwindig-
Die endgültige vorausgesehene Konfiguration für ein koordiniertes Verkehrsleitungssystem.
keitsbegrenzung wird automatisch angepasst, sobald es das System
Anpassungen gefordert
erlaubt. Dies konsolidiert die Wirksamkeit im Vergleich zum aktu-
Zukünftige Entwicklungen der Studie
(Lose 2 und 3, Tunnel Melide-Grancia inklusive Strecke Mendrisio
Die Studie schlägt anhand dieses Verbesserungspotenzials vor, das
ellen Szenario «Misura 4».
Die Studie könnte weiter ausgedehnt werden, um die Machbarkeit
und Tunnel Gentilino) könnten später ergänzt und integriert werden.
«Misura 4»-System wie folgt anzupassen:
Das zweite Szenario (S2 – Dynamische koordinierte Leitung) erwei-
einer überlegenen, noch komplexeren Steuerung zu bewerten. Soge-
•
Basis: Die Schaltung der Geschwindigkeitsbegrenzung soll zen-
tert S1 mit einer Steuerung der Schaltung, die vom aktuellen Ver-
nannte ATMS (Advanced Traffic Management System) sind fähig,
Ergebnis
tral und koordiniert geleitet werden. Dazu soll ein neues System
kehrsfluss (V in Fahrzeuge pro Stunde) und der aktuellen Geschwin-
den Verkehr des gesamten Transitbereichs, der sich von ­Chiasso
Die drei identifizierten Szenarien bieten ein wachsendes Funktio-
eingeführt werden, das die angewandten BZ in jedem Strecken-
digkeitswerte (S in km pro Stunde) abhängt. Für die Datenerhebung
bis Lugano Nord ausdehnt, zu koordinieren. Ein ATMS muss alle
nalitätsniveau für eine koordinierte und harmonisierte Steuerung
abschnitt harmonisiert und damit mehr Flexibilität bei der Planung
in den Tunnels können die auf Induktionsschleifen basierende Syste-
erforderlichen Variablen in Echtzeit erhalten und auswerten wie den
der Signalisation, um die Geschwindigkeitsbegrenzung dyna-
der Zeitabschnitte bietet.
me verwendet werden, die bereits in den Tunnels installiert sind. Für
Verkehrsfluss entlang der Abschnitte und bei Auf- und Ausfahrten,
misch zu regeln und den Verkehr entlang des berücksichtigten
•
Optional: Die BZ können automatisch geschaltet werden. Dies
die Tagbaustrecken können hingegen neue Messsysteme mit neuen
alle Baustellen, aussergewöhnliche Bedingungen wie Unfälle oder
Abschnittes fortschrittlich zu steuern. Es ist zu erwähnen, dass
geschieht u.a. auf Basis des durchschnittlichen Verkehrsflusses
Technologien eingesetzt werden, welche die erforderliche Genau-
Geisterfahrer.
die erwähnten Szenarien nicht eine eigentliche Auswahl darstel-
(durch Sensoren erhoben). Damit können die Flexibilität wei-
igkeit liefern könnten: Bildverarbeitungssysteme oder kombinierte
Möglich wäre dies auf der Basis von zweckmässig identifizierten und
len, sondern eher eine schrittweise Erweiterung eines einzigen
ter erhöht und die Einschränkungen einer statischen, vorein­
Technologie von Mikrowellenradar, Ultraschall, passivem Infrarot
validierten Szenarien, beginnend mit einer eingehenden A
­ nalyse der
Szenarios.
gestellten, auf Zeitabschnitten basierten Steuerung kompensiert
und Video.
Strasseninfrastruktur und des relativen aktuellen Verkehrsflusses.
Die drei vorgeschlagenen Szenarien können sowohl aus Planungs-
­werden.
Der Vorteil von S2 besteht in der Möglichkeit, die Geschwindig-
In diesem Fall könnten die operativen Steuerungsmöglichkeiten
als auch aus Kostensicht als gleichwertig betrachtet werden. Der
•
Optional: Das System kann so erweitert werden, dass es im Fall
keitsbeschränkung dynamisch zu beeinflussen. Diese folgt grund-
neben einer dynamischen Geschwindigkeit­ssteuerung (variable
Auftraggeber der Studie, das Bundesamt für Strassen, hat deshalb
eines Ereignisses im Tunnel wie ein Unfall oder stockender Ver-
sätzlich dem Zeitmodus, wird aber automatisch angepasst, wenn
Höchst­geschwindigkeiten) auch die Benutzung von reversiblen Auto-
die Variante fortschrittliche koordinierte Leitung (S3) ausgewählt.
kehr eine untergeordnete Steuerung unterstützt und einen flüs-
die Verkehrsdichte (D=V/S in Fahrzeuge/km) einen vom jeweiligen
bahnspuren (Leitung der Fahrspur je nach Verkehrslage), der dritten
Sie unterscheidet sich in der Wirkung von den anderen Varianten
sigen Verkehr aufrechterhält.
Abschnitt abhängigen Schwellwert überschreitet.
dynamischen Spur (Pannenstreifen­umnutzung je nach Verkehrslage)
und kann den Verkehrsfluss deutlich verbessern.
Im nebenstehenden Bild wurde die Konfiguration des neuen Ver-
Das dritte Szenario (S3 – Fortschrittlich koordinierte Leitung)
und von Modulationssystemen für den Zugriff auf Eingangsrampen
kehrskoordinierungs-Leitungssystems dargestellt, nach dem soeben
ergänzt die in Szenario S2 vorgesehene dynamische Steuerung
(Tropfenzähler-System) mit­einbeziehen.
beschriebenen Konzept.
durch Ereignisse, die von beteiligten Servern der Signalisation
PAOLO LEONI, ITALO BROGGINI
herkommen. Dies aktiviert parallel Rückmeldungen für die Steu-
Massnahmenplanung und wirtschaftliche Beurteilung
Vorgeschlagene Massnahmen der Studie
erung der Signalisation und informiert gleichzeitig die Verkehrs-
Um wie gefordert ein integriertes, funktionsfähiges System in
Um die Signalisation koordiniert zu steuern, müssen die Server
teilnehmer über die aktuelle Verkehrslage auf einer Wechseltext-
­kürzester Zeit erstellen zu können, wurden die verschiedenen Mass-
automatisch Informationen austauschen können. Angesichts der
anzeige. In einem solchen Szenario könnte der zentrale Server
nahmen parallel projektiert. Die abschliessende Schätzung ergab für
Paolo Leoni
Heterogenität der verschiedenen beteiligten Systeme zeigte sich,
(CCT) auf einen vordefinierten Betriebszustand wechseln, um
die Umsetzung des gesamten Projekts eine Zeitdauer von insgesamt
Autor Studie, Projektleiter, Edy Toscano AG, paolo.leoni@toscano.ch
dass dafür ein neuer übergeordneter Server (CCT) realisiert werden
eine Spur zu schliessen oder sie temporär für Blaulicht-Fahrzeuge
46 Monaten.
Italo Broggini
muss. Dieser zentralisierte Server muss fähig sein, mit allen Teilneh-
zu sperren.
Die Investitionskosten wurden so berechnet, dass sie über drei ver-
Autor Studie, technische Oberaufsicht
mern über eine definierte Schnittstelle zu kommunizieren, auf der
Das neue vorgeschlagene Szenario ist sowohl auf Bundesniveau
schiedene Lose verteilt werden können. Dies ermöglicht im Los 1
Edy Toscano AG, italo.broggini@toscano.ch
Grundlage international anerkannter Standards (z.B. den von OPC
(Führungslinien ITS-CH, 2005) als auch in der internationalen
eine erste Realisierungsetappe: das Kernsystem inklusive dem Tun-
Edy Toscano AG, Engineering and Consulting
Foundation vorgeschlagenen). Dies erwies sich als die einfachere
Gemeinschaft (EU-Verordnung 2010/40/EU) für sogenannte Intel-
nel Maroggia, das als Pilotananlage dienen soll. So kann der Liefe-
Rätusstrasse 12, 7000 Chur, Tel. 081 255 19 19
Lösung und daher kostengünstiger, verglichen mit der Einrichtung
ligente Verkehrssysteme (ITS, Intelligent Transport System) aner-
rant in einer ersten Etappe die Integrationsanforderungen schnell
www.toscano.ch
einer direkten Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten.
kannt und gehört somit in eine weitere Thematik.
und wirksam realisieren und testen. Die weiteren Massnahmen
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I N F O R M AT I O N
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